HCA高容量吸附装置吸附实验操作说明书解析

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1、一、试验测定目的及内容1.测定目的 煤的瓦斯含量直接影响煤层含瓦斯的多少和矿井瓦斯涌出量的大小，对于正确设计矿井通风，进行瓦斯抽放，以及生产矿井的正常通风瓦斯管理都有很大意义。因此，煤中瓦斯含量是瓦斯矿井生产和科研的重要基础资料。 煤中的瓦斯以三种状态存在：即游离瓦斯、吸附瓦斯和吸收瓦斯。吸收瓦斯量很少，在煤体内活动性不大，测定上也存在困难，所以一般不予测定。煤的瓦斯含量(单位煤体所含的瓦斯量m3/t)通常只包括游离瓦斯和吸附瓦斯两部分。 游离瓦斯可以根据煤的孔隙率与瓦斯压力进行计算，吸附瓦斯根据煤的吸附常数进行计算。本试验的目的就是测定煤的瓦斯吸附常数。煤样的瓦斯含量除与瓦斯压力直接有关外，

2、也受其水份、温度和吸附瓦斯成份等因素影响，在使用上述基础资料时，应根据具体情况考虑适当的校正。2.进行煤的瓦斯含量测定，煤样还需要测定的内容有： （1）工业分析：水份（Mad）、灰份（Aad）和挥发份（Vdaf）； （2）真密度（TRD）、视密度（ARD）； （3）吸附等温曲线和吸附常数a、b值。 本试验主要进行第三项内容，前两项测定由相关实验室预先进行。H C A 吸附容量法高压二、试验设备1.“HCA-1”型号定义2.环境条件 （1）工作温度： 040； （2）相对湿度： 95%； （3）大气压力： 80 KPa106 KPa； （4）机械环境：无显著震动和冲击的场合,实验室周围无强磁场干

3、扰。3.吸附装置系统组成 （一）称量系统 1、电子天平：型号JA2004，最大量程200g，精确到 0.0001g 2、干燥器： 规格210m/m1、 煤样杯： 规格70*352、 玻璃器皿：若干3、 游标卡尺：精度0.02mm （二）真空烘干系统 1、真空干燥箱：型号ZK-2020，温度50150C，温度波动1C，真空度133Pa 2、干燥塔 3、旋片式真空泵：型号2XZ，抽气速率4L/S，极限压力610-2 4、铜接头 5、真空橡胶管：若干 （三）脱气系统 1、罗茨真空泵机组：型号ZJZX30-4型，真空度4Pa 2、热偶真空计：型号ZDO-5，010-2MPa 3、真空规管线：型号ZJ-

4、54D 4、超级恒温器：型号CS501SP，温度95C，温度波动0.55、真空脱气箱：包括2个玻璃二通活塞、气路系统等 6、吸附罐架子：放入超级恒温器水浴中支撑吸附罐 7、真空橡胶管：若干 （四）充气系统 1、高压瓦斯气体钢瓶：内装压力约为5MPa以上的纯甲烷气体（浓度99.9%） 2、减压储气罐：压力06MPa 3、压力表：测量范围 016MPa 4、针型阀： 5、气路系统：若干 6、吸附罐座子：钮紧吸附罐螺钉时固定吸附罐 （五）吸附系统 1、吸附罐：盛装煤样的高压容器，容积约为80cm3 2、压力传感器：型号DYP5B610A，范围010MPa 3、HOKE阀门：泄露110-9 4、恒温水

5、浴槽：型号CS502B，温度修改按钮状态改变为修改保存在列表框中选择需要修改的记录，选择后记录会加入到左边的编辑框根据测定的情况进行修改修改完成,执行修改保存修改按钮状态恢复到修改。3) “删除”吸附罐信息：操作步骤如下执行删除按钮删除按钮状态改变为删除中在列表框中选择需要删除的记录,执行删除中确认删除即可。 2、试验部分（1） 基本信息录入模块(图三)功能说明:1) 基本信息录入界面见（图三）：煤样基本信息需要手动录入，录入时注意煤样编号，分析编号的规范。避免编号重复现象。在基本信息录入模块中，除“组别”可以忽略外，其它参数都必须录入。录入数据后，请执行“回车”确定.2) 煤样编号的编写规范

6、推荐使用：“煤样”+“年号-”+“用户编号”。3) 录入信息的修改和删除：删除、修改记录的方法与吸附罐管理模块里的删除、修改方法相同。请参照吸附罐信息管理一节执行。4) 煤样试验状态显示：在未进行煤样记录修改和删除时，基本信息列表中点击需要显示状态的煤样编号所在行，该煤样编号所对应的煤样信息即可显示在煤样试验状态列表框（只显示最近查询的10条）。（2） 低压吸附模块本模块适用于低压吸附过程的试验记录,低压吸附试验结果录入界面见（图四）使用方法说明如下:1) 煤样列表框列出未完成吸附试验，但基本信息录入中已经关联了吸附罐编号的煤样记录。2) 在煤样信息列表框中，单击需要录入低压吸附记录的煤样，如

7、果该煤样低压吸附未完成则执行低压吸附按钮开启，已完成则执行低压吸附按钮变为不可用状态。3) 点击执行低压吸附。4) 开始执行低压吸附，在录入信息框中选择，试验“起始日期”，和“起始时间”。平衡后解吸完成，再录入信息框中，录入“平衡日期”，“平衡时间”，“室温”，“大气压力”，“量管初始体积和结束体积”。并执行添加记录。执行添加后，软件自动计算出瓦斯解吸的气体体积。 如果，煤样的吸附量很大，解吸的瓦斯体积超过了量筒的容积，则会出现多次记录结果，分析人员只需要如实记录即可。5) 修改记录：修改方法请参照“吸附罐信息管理”的吸附罐信息修改方法。6) 执行结束低压吸附。执行结束低压吸附试验后，软件自动

8、计算出煤样的累计瓦斯解吸量。初始时间以第一条记录的初始时间为准，平衡时间、温度、大气压力以最后一条记录为准。 （图四）说明：1) 大气压力为气压计读出的压力，单位:hPa。2) 添加后的记录可以修改但是不可以删除。3) 添加的中间结果不保存，软件只保存执行结束低压吸附后的计算结果。（3） 高压吸附模块煤样的解吸与吸附是完全可逆的两个过程，为了提高实验的可操作性，在高压吸附部分使用高压解吸试验代替吸附试验。高压吸附试验部分的瓦斯解吸平衡监测,使用配套的监测管理软件和数据采集仪一起实现。高压吸附监测界面见（图五）。在进行高压吸附前，请先检查数据监测主机与数据采集仪、数据采集仪与传感器是否已经连接好

9、，软件默认监控主机使用串行端口COM1与数据采集仪相连。执行软件的 “通讯测试”功能，选择相应的端口，以及波特率为2400bps执行测试。测试成功表示设备连接正确，可以进入高压吸附试验。（图五）1) 主机与数据采集仪器的通讯状态监测执行启动监测按钮，开启监控主机与数据采集仪的通讯。此时，启动监测按钮变为已启动，启动按钮颜色由灰色变红色，表示启动监测但与采样装置通讯中断。当启动按钮由红色变为绿色时，表示监测主机与采样装置通讯已经正常，可以进入传感器监测状态。2) 设置关联煤样,开启传感器监测。传感器关联煤样的界面如（图六）：（图六）执行启动监测后，点击监测软件的传感器监测按钮X号传感器，将弹出煤

10、样与传感器关联对话框，点击左边的煤样编号列表框，选择与该号传感器关联的煤样编号，右边将显示出你设置的关联信息。确认退出即开始该号煤样第一个压力点的平衡监测。X号传感器按钮变为X号传感器1。表示监测第一个压力值下的吸附平衡。如果煤样编号列表框内没有列出你需要的煤样，则考虑该煤样是否已经完成低压吸附试验，高压吸附试验约定只有完成低压吸附试验的煤样才能进行高压吸附试验。3) 高压吸附平衡监测高压吸附平衡监测由软件自动完成，当监测到平衡时，传感器监测按钮后的指示灯变为红色,并发出报警音提示。吸附平衡后，释放解吸的瓦斯到量管内，记录解吸出的瓦斯体积，环境温度，环境大气压，执行添加，添加的基本信息列入高压

11、吸附试验过程记录列表框内。添加后的记录可以修改和删除，修改删除的方法请参照吸附罐管理里记录的修改和删除方法。添加记录后,不满6个点继续执行传感器监测,点击X号传感器-n后，n值加1（n为记录个数），修改本次解吸的初始时间，继续等待平衡。吸附平衡判识标准为：传感器监测到的瓦斯压力值在半小时内变化不超过0.01Mpa。4) 记录的添加和新一轮平衡监测当记录达到平衡后，软件自动开启添加记录功能。添加的记录在结束高压吸附前可以修改和删除。当监测的吸附压力平衡点不足6个时添加完记录后再次点击相应的传感器监测按钮执行新一轮的平衡监测。当添加的记录点达到6个时，软件将提示高压吸附试验结束，确认试验无误,即可

12、执行“结束高压吸附”。此时自动释放煤样与传感器的关联。该传感器可继续进行其它煤样的吸附平衡监测。在高压吸附未作完6个点即执行“结束高压吸附”，系统将视为用户主动放弃该煤样正在进行的高压吸附试验，系统自动删除已完成的高压吸附试验记录。释放出关联的传感器等待进行下一个煤样的监测。定义颜色及符号说明a) 启动监测按钮：灰 等待监测红 通讯中断绿 通讯正常b) 传感器监测按钮后的指示灯灰 等待执行该路传感器监测绿平衡监测中红 已平衡c) 平衡时声效控制 平衡报警音开启 平衡报警音关闭d) 波形颜色说明：红断线绿正常（4） 结果输出模块在“结果输出”界面如（图七）,选择需要结果输出的煤样编号，执行“获取

13、试验结果”，软件进行数据分析和计算，计算结束，给出试验过程录入的基本信息，试验过程记录，试验得出的吸附常数a，b，吸附等温曲线等信息。执行“保存结果”后，即可根据需要出具试验分析报表。 （图七）3、报表输出（1） 报表设计：1) “报表头”为出具报表的单位名称。2) “签字人”为出具报表必须签字人的职务。（2） 报表分类：对于分析的结果和查询的结果，可输出两类报表。即：“实验报告单”和“试验记录留底”。1) “实验报告单”:实验报告单是为实验煤样出具测试结果的报表。主要包含：煤样吸附常数a，b值，吸附等温曲线，试验过程的记录等。2) “试验记录留底”：一个详尽的实验报告单将输出试验过程中录入、

14、监测、分析到的所有信息，以方便日后试验人员对历史测试数据的管理。4、历史数据查询历史数据查询功能操作简单，一步实现。操作界面见（图八）操作方法,选择存在的煤样编号执行查询即可。历史数据查询模块，分为三个页面显示：（1） “查询页面”: 一个下拉框和有三个按钮，煤样编号下拉框选择查询煤样后，执行查询 按钮即可在查询页面显示试验结果、吸附等温曲线图。同时，将该煤样的其它信息如“输入信息”，“试验过程记录”显示在另外两个页面。查询完成后，可执行“输出实验报告单”和“输出记录留底”。（2） “输入信息”页面：显示该查询煤样在基本信息录入模块录入的一些信息。（3） “实验过程记录”页面：记录了该查询煤样

15、整个解吸过程（吸附的逆过程）每次加压解吸后，达到平衡状态的基本信息。（图八）5、过程恢复在进行高压吸附试验的监测过程中如果偶遇停电或者使用者误操作使监测设备断电，监测虽然暂时中断，但操作人员无需重新试验，复电后再次启动监测设备，点击软件的进入吸附试验 时，会得到诸如“存在未完成的高压吸附试验,是否继续监测”的提示，点击“是”继续上次试验进行未完的高压吸附平衡监测。如果点击“否”则删除该煤样已经完成的高压吸附记录。四、软件使用注意事项1、 请对传感器、吸附罐、煤样杯、煤样进行严格编号。2、 在进行试验前，请务必作好信息管理工作。3、 录入数据时，单位已经确定，请不要再输入单位。录入单位会提示错误

16、。五、数据处理（1） 测量的有效数字1) 煤样称量：0.0001g。2) 解吸气体体积：1cm3。3) 吸附气体体积：0.2cm3。4) 室温：0.1。5) 大气压力13.3Pa。6) 表压力：0.02MPa。7) 传感器压力：0.001MPa。（2） 计算过程有效数字在整个过程中统一取四位有效数字。附录3 数据采集仪使用说明书一、用途及使用范围吸附试验数据采集仪是用于测量煤样罐中的实时压力数据并传输到微型计算机进行处理的装置。二、主要技术性能规范：1、 压力类型： 相对压力2、 测量范围： 08Mpa3、 精度等级： 0.5级4、 通信方式： RS232串行5、 工作电源： 220V AC6

17、、 测量路数： 4路三、装置组成： 序号名称型号数量1主机1套2压力传感器DYP5B610A(08Mpa)4个3电源线1根4串行通信线1根5传感器连接线4根四、安装与连接1. 仪器主机前后面板如下：前面板：电源指示灯显示屏用于调零通讯指示灯电源开关后面板 接14路传感器RS-232接上位机接220VDC2安装与连接 将电源线连接主机后面板电源插座； 将串行通信线一头连接主机后面板数据传输插座，另一头连接微型计算机RS232串行口插座的COM1 或者COM2； 将4根传感器连接线一头分别连接到4个压力传感器，另一头分别接到主机后面板的4路传感器插座上。五、使用方法与步骤1、压力测量（1） 使用前

18、需要将传感器连接到待测的煤样罐；（2） 连接主机电源；（3） 按下主机前面板上的电源开关；（4） 此时相应煤样罐中的压力会显示在主机显示屏和微机上。显示格式如下：一号罐 X.XXXMPa二号罐 X.XXXMPa三号罐 X.XXXMPa四号罐 X.XXXMPa2、零偏和满偏调节 仪器按键功能如下表：按键功能增大调零和调满值减小调零和调满值切换调零调满时在各煤样罐零度调节和满度调节之间切换确认保存调节值并切换到下一个零度或满度调节画面（1） 此操作一般用于出厂标定和使用中的定期标定；（2） 零偏和满偏调节：零偏调节：以一号罐零度调节为例。确保煤样罐中压力为大气压，在仪器工作时按确认键5秒，显示屏显

19、示如下：一号罐 零度调节 XXXX此时利用上下键调节显示值大小，调节完后按住确认键回到采样显示画面，观察显示值是否为0.000MPa，否则重复此项操作，直到显示为0.000MPa为止。满偏调节：以一号罐满度调节为例。确保煤样罐中压力为8.000MPa，在仪器工作时按确认键5秒，显示屏显示一号罐调零画面，此时按下切换键切换到一号罐调满画面，如下：一号罐 零度调节 XXXX满度调节 XXXX此时利用上下键调节显示值大小，调节完后按住确认键回到采样显示画面，观察显示值是否为8.000MPa，否则重复此项操作，直到显示为8.000MPa为止。六维修与保养仪器在使用和贮存中应注意防尘、防潮、防振。附录5

20、 JZJX30-4罗茨泵机组使用说明书1. 用途及使用范围JZJX30-4型罗茨真空泵机组（以下简称机组）是由ZJP-30型罗茨 真空泵、2XZ-8型直联高速旋片真空泵、机架、联接管道、电气控制箱、电磁阀DQG-30组合而成的真空获得设备。本机组可在（1105帕）进气口压强下起动，在1.3帕时具有满抽速。它对容器抽气时不需先用前级真空泵予抽容器至（2103帕）再起动罗茨泵，可以直接从大气开始抽气。两泵同时起动可加大抽速，缩短抽气时间。机组使用环境 温度为1540。本机组体积小、重量轻、结构紧凑、振动小、噪音低、工作性能可靠，可广泛用于工业生产和科研使用。2. 主要规格及技术参数（1） 极限压强

21、： 510-2Pa（2） 抽气速率： 30L/s（3） 允许进口压强： 1105Pa（4） 振动： 30（5） 噪音： 70dB（A）（6） 温升： 40（7） 抽气口通径： 50mm（8） 外形尺寸： 823mm350mm822mm（长宽高）（9） 重量 120kg3. 结构说明参阅外形图，本机组由罗茨真空泵和直联高速旋片泵分别装在机架的上下平板上，采用波纹管和管道互联接，以避免开机时的相互共振。电器箱装在机架的电机一侧。电器箱核反应堆有三个电钮，左边的按钮是开与停，右边的按钮往右旋时机组两泵可同时开、停。往左旋时只能开、停前级真空泵。为本机组配夺的ZJP-30型罗茨真空泵，泵腔内装有旁通管

22、道和自动阀门，它具有在大气压下（1105Pa）对容器直接抽气的优点。工作原理：开动机组（前级真空泵和罗茨真空泵同时起动），两泵压差急剧增加，为避免罗茨真空泵超负荷运转，罗茨泵内自动打开超载阀门，让气体在泵腔内自动平衡。前级真空泵继续工作，压差降至规定值，阀门自动关闭，始终保持前级真空泵在罗茨泵的加压下工作，缩短抽时间约1/2左右。4. 安装（1） 机组工作时应水平放置，室内清洁，保证平稳。（2） 机组与容器连接的管道 通径至少应和机组的进气口通径一致。（3） 管道长度在条件允许下应尽量短。（4） 管道内壁必须光滑清洁。（5） 管道上根据需要可另装抽气阀门。（6） 整个管道系统应保持密封。5 使

23、用方法及规则（1） 机组在接通电源之前应将各表面擦拭干净。（2） 将罗茨泵油杯中注满1#高速泵油。（3） 接通电源将电气控制逄上的右边旋钮旋至前级泵位置，瞬时逗车，观察电机旋转方向与砂座上的箭头方向是否一致。（4） 机组在出厂前两泵电机转向已经调整好，试车中前级泵如果转向不对，应更改电源接线。（5） 前级泵试好转向后，应将旋钮再旋回机组位置开动机组。（6） 机组经过试车，证明工作状态良好后方可打开抽气阀门进入正常工作。6. 操作：机组调试完毕后，应将右边旋钮放在机组位置上，不得随意搬动，工作中前级泵与罗茨泵同时启动。8.附图X1X2X3附录6 2XZ系列直联高速旋片式真空泵使用说明书1、用途及

24、使用范围2XZ系列直联高速旋片式真空泵（以下简称直联泵）是在结构、材料和制造工艺上经过重大改革后新设计的一种高转速双级旋片泵。直联泵采用三相交流电机直联驱动，用于抽除密闭容室中气体。直联泵可单独使用，亦可作为各类真空系统的前级泵。直联泵采用三旋片结构，低压力下（1.310-1Pa）的抽气效能较普通的旋片泵提高1.5倍左右。直联泵附有气镇装置，可长期工作，对水蒸气成份的抽除能力很高。直联泵在环境温度为1040，相对湿度不大于90的条件下，可长期连续工作。直联泵不得用于抽除尘埃及腐蚀性、易爆性气体。直联泵不得长期在高于1.3103 Pa的进口压力下工作，在100K Pa（一个大气压）6K Pa的进

25、口压力下连续运转进间不应超过3min。直联泵排气口可加接油雾过滤器,消除排气油雾对工作环境的污染。直联泵具有体积小、重量轻、震动小、噪音低等特点，适于安装在精密仪器设备上使用。2、主要技术参数2XZ系列直联高速旋片泵的主要技术参数如下表所示 规格参数2XZ-22XZ-42XZ-8抽气口径mm202532抽气速度L/S248极限压力Pa610-2610-2610-2泵轴转速r/min142014201420电机功率KW0.60.81.1工作电压 三相V220/380220/380220/380最高工作温度909090容油量L1.21.42净重kg（不计电机）232528外形尺寸（长宽高）mm47

26、51843065021843065601843063、工作原理及结构直联泵是容积式真空泵的一个新品种，它利用三排旋片在缸内的高速旋转和在转子槽内的往复运动以改变工作室的容积进行抽气。直联泵制成双级结构，两级前后同轴串联。被抽气体经逐级压缩后，推开排气阀至泵外。泵的工作室均以泵油密封，使大气隔绝以及使抽气室、压缩室和排气室相互隔绝，此外，泵油还用作各相对运动表面的润滑剂。直联泵装有气镇阀，用以对低级压缩室掺入定量气体，以降低该压缩室中可凝性蒸汽的浓度，使之排至泵外，不致凝入泵油中。工作过程中不要求气镇时，可将气镇阀关闭。4、安装与使用4.1安装直联泵工作时应水平放置，在一般使用场合下无需用螺栓紧

27、固，如安装在精密仪器设备上使用时，可采取适当方式固定。直联泵与被抽系统间以挠性连接为宜，以免因安装误差使泵受到额外负载而影响泵的正常平稳运转。直联泵的电源应按电机标牌的规定接线，但电机内部的接线不应更动。电源接通后，应在瞬间逗车，观察电机旋转方向与泵座上的箭头方向是否一致。建议在电源线路中加接过电流保护继电器。4.2试车旋开加油塞，灌入泵油，至油面达油窗中心线为止，灌油应在停车状态下进行，泵工作过程中油面高度发生变化是正常现象。直联泵采用大连石油七厂生产的高速真空泵油真-A4或KG-3#。直联泵在接被抽系统前，可试运转1小时左右，观察泵的工作状态。直联泵启动时应一次接通电源，切勿频繁逗车，环境

28、温度不低于10时，启动不会发生困难。建议在泵的抽气口和被抽系统之间安装磁力真空阀，以便泵停车后自动切系统，并对泵腔充气。4.3运转直联泵经过试车，证明工作状态良好后，可开始正常运转。当被抽系统长期产生较大气体负荷时，（如有漏孔存在）泵的温升会超过规定数值，这是正常现象，待原因消除后会产生油雾影响室内的卫生，可采用软管将排出的油雾引至室外或在排气口安装油雾过滤器捕集油雾。直联泵工作时，如油面低于油窗中心线，则应补充加入适当油量。直联泵采用强迫风冷降低泵温，安装和使用过程中，应注意保持风道畅通。4.4掺气当被抽系统有一定数量的可凝性蒸气产生时，可打开直联泵的气镇阀进行抽气，待可凝性气体浓度降低到一定数值时，使被抽系统达到所需的工作压力。如果泵长期抽除大量可凝性蒸汽，则势必使泵油受污染而降低泵的抽气性能，在这种情况下，应定期关闭泵的抽气口，然后打开气镇阀使泵在较高的泵温下运转约一个小时，以便使泵油再生。5、维护与保养5.1换油泵油受到机械杂质或化学杂质污染时，应更换砂油、换油步骤如下：旋下放油塞，放出脏油，然后暂时拧上放油塞，在局部打一抽气口的状态下使泵开车约10秒钟，以便使存于泵芯内的脏油尽可能排出。再次旋下放油塞，放出脏油，